與 L/E-PBF 粉末床熔融金屬3D打印工藝相比，在 MBJ 粘結(jié)劑噴射金屬增材制造工藝中，金屬顆粒不是通過(guò)能量輸入來(lái)熔合的，而是使用液體粘合劑簡(jiǎn)單地粘合，接下來(lái)是所謂的生坯部件的脫脂和燒結(jié)，從而去除粘合劑，金屬顆粒通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)入金屬鍵并形成幾乎致密的成分。
盡管通過(guò)MBJ 粘結(jié)劑噴射金屬增材制造降低組件的制造成本是可能的，而且醫(yī)療技術(shù)尤其為MBJ 粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝提供了許多有前景的應(yīng)用，但這一突破尚未實(shí)現(xiàn)。 不僅MBJ 粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝所需要的必要的投資成本仍然與成熟的 L/E-PBF 粉末床熔融金屬3D打印系統(tǒng)相當(dāng)，而且還缺乏針對(duì)鈦等生物材料的醫(yī)學(xué)認(rèn)證工藝路線，以及合適的粉末調(diào)理策略，缺乏直接使用MIM粉末將粘合劑噴射集成到相應(yīng)的工藝路線中。
從干燥到更好的3D打印
德國(guó)弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所及其研究合作伙伴,利用統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究了提高流動(dòng)性的不同粉末干燥策略。由于其與醫(yī)療應(yīng)用的相關(guān)性，尺寸分布低于 25 μm 的球形 Ti-6Al-4V 粉末在各種參數(shù)下使用真空和氣體吹掃進(jìn)行干燥。研究的參數(shù)、時(shí)間和溫度是在具有十一個(gè)測(cè)試和三個(gè)中心點(diǎn)的中心復(fù)合邊界測(cè)試計(jì)劃中選擇的，分析了粉末的目標(biāo)參數(shù)——水含量、流動(dòng)性和雜質(zhì)水平（氧、氮）。為了進(jìn)行驗(yàn)證，在工業(yè)粘結(jié)劑噴射系統(tǒng)上進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試試驗(yàn)，對(duì)于所研究的粉末，確定了在 200°C 下持續(xù) 6 小時(shí)的優(yōu)化干燥周期。組件的尺寸精度（從 ±1.5% 提高到 0.3%）和粉末床的視覺(jué)效果得到顯著改善。
目前生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和假肢最相關(guān)的材料是鈦及其合金，因?yàn)樗鼈兙哂猩锵嗳菪?、無(wú)毒等特性以及良好的機(jī)械性能。與 L-PBF粉末床激光熔融或 E-PBF 粉末床電子束熔融等基于熔融的增材制造技術(shù)相比，MBJ粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝在鈦合金制造方面顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)，特別是在創(chuàng)建個(gè)性化生物醫(yī)學(xué)設(shè)備方面。舉例來(lái)說(shuō)，目前治療手指關(guān)節(jié)疾病的形式，無(wú)論是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎還是外傷，通常都會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵硬。此前，弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT開發(fā)了一種方法，可以生產(chǎn)在生物力學(xué)負(fù)載方面高要求的小型且精細(xì)的個(gè)性化植入物。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，F(xiàn)raunhofer IAPT 采用的增材制造技術(shù)是基于粘結(jié)劑的3D打印制造技術(shù)。
顯著提高生坯的質(zhì)量
無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)即可生產(chǎn)特別復(fù)雜的零件，與L-PBF粉末床激光熔融和E-PBF粉末床電子束熔融相比，MBJ可以避免熱應(yīng)力，防止形狀變形和開裂，并且不會(huì)引起不良的微觀結(jié)構(gòu)特征或材料損失，確保高材料回收效率和成本效益，特別是對(duì)于昂貴的材料。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但關(guān)于鈦及其合金以及細(xì) MIM 金屬注射成型用金屬粉末用于MBJ 粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝缺乏全面的研究。
德國(guó)弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所目前工作的目的是比較不同的干燥策略，研究相關(guān)性，特別是與所研究粉末的流動(dòng)性有關(guān)的相關(guān)性，并找到優(yōu)化的調(diào)節(jié)策略，當(dāng)前的發(fā)現(xiàn)如下：
較長(zhǎng)且較溫暖的干燥時(shí)間可改善流動(dòng)性并降低水含量的假設(shè)是可以接受的。分析干燥模型后，確定了 200 °C 下 6 小時(shí)的優(yōu)化干燥周期。
可以說(shuō)，Ti-6Al-4V粉末的調(diào)質(zhì)工藝顯著提高了其流動(dòng)性。初次使用前，建議干燥新粉末。由于交付和儲(chǔ)存時(shí)間不確定，新粉末中的水分含量可能會(huì)有很大差異。干燥粉末可以顯著提高生坯的質(zhì)量，特別是表面紋理和尺寸精度。
干燥調(diào)節(jié)還有助于減少3D打印過(guò)程錯(cuò)誤。值得注意的是，調(diào)節(jié)時(shí)間的影響比溫度的影響更明顯。
弗勞恩霍夫Fraunhofer IAPT研究所下一步工作的主題將包括研究開發(fā)的調(diào)節(jié)策略如何影響材料的再利用?？梢宰C明，對(duì)于單獨(dú)的干燥循環(huán)，氧氣或氮?dú)鉀](méi)有增加?？傮w而言，對(duì)于MBJ粘結(jié)劑噴射金屬3D打印工藝所使用的鈦及其合金的回收利用還缺乏深入的研究，通過(guò)建立粉末調(diào)節(jié)和鈦粉末再利用的具體指南，MBJ粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)可以提高材料效率，而不必冒犧牲組件可靠性的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在用于醫(yī)療組件制造的情況下。